乳化定向楔理論

乳化定向楔理論
  這是1929年哈金斯(Harkins)早期提出的乳狀液穩定理論。他認爲在界面上乳化劑的密度**大,乳化劑分子以橫截面較大的一端定向的指向分散介質,即總是以“大頭朝外,小頭朝裏”的方式在小液滴的外面形成保護膜,從幾何空間結構觀點來看這是合理的,從能量角度來說是複合能量**低原則的,因而形成的乳狀液相對穩定。並以此可解釋乳化劑爲一價金屬皂液及二價金屬皂液時,形成穩定的乳狀液的機理。
  乳化剂为一价金属皂在油-水界面上作定向排列时,以具有较大极性头基团伸向水相;非极性的碳氢键深入油相,这时不仅降低了界面张力,而且也形成了一层保护膜,由于一价金属皂的极性部分之横界面比非极性碳氢键的横界面大,于是横界面大的一端排在外圈,这样外相水就把内相油完全包围起来,形成稳定的O/W型的乳状液。而乳化剂为二价金属皂液时,由于非极性碳氢键的横界面比极性基团的横界面大,于是极性基团(亲水的)伸向内相,所以内相是水,而非极性碳氢键(大头)伸向外相,外相是油相,这样就形成了稳定的W/O型乳状液。 这种形成乳状液的方式,乳化剂分子在界面上的排列就像木楔插入内相一样,故称为“定向楔”理论。
  此理論雖能定性的解釋許多形成不同類型乳狀液的原因,但常有不能用它解釋的實例。理論上不足之處在于它只是從幾何結構來考慮乳狀液的穩定性,實際影響乳狀液穩定的因素是多方面的。何況從幾何上看,乳狀液液滴的大小比乳化劑的分子要大得多,故液滴得曲表面對于其上得定向分子而言,實際近于平面,故乳化劑分子兩端的大小就不是重要的,無所謂楔形插入了。
 
 乳化原理
  1、 乳化原理
   在制備乳狀液時,是將分散相以細小的液滴分散于連續相中,這兩個互不相溶的液相所形成的乳狀液是不穩定的,而通過加入少量的乳化劑則能得到穩定的乳狀液。對此,科學工作者從不同的角度提出了不同的理論解釋,這些乳狀液的穩定機理,對研究、生産乳狀液的化妝品有著重要的理論指導意義。
  (1) 定向楔理論 这是1929年哈金斯(Harkins)早期提出的乳状液稳定理论。他认为在界面上乳化剂的密度**大,乳化剂分子以横截面较大的一端定向的指向分散介质,即总是以“大头朝外,小头朝里”的方式在小液滴的外面形成保护膜,从几何空间结构观点来看这是合理的,从能量角度来说是複合能量**低原則的,因而形成的乳狀液相對穩定。並以此可解釋乳化劑爲一價金屬皂液及二價金屬皂液時,形成穩定的乳狀液的機理。
  乳化剂为一价金属皂在油-水界面上作定向排列时,以具有较大极性头基团伸向水相;非极性的碳氢键深入油相,这时不仅降低了界面张力,而且也形成了一层保护膜,由于一价金属皂的极性部分之横界面比非极性碳氢键的横界面大,于是横界面大的一端排在外圈,这样外相水就把内相油完全包围起来,形成稳定的O/W型的乳状液。而乳化剂为二价金属皂液时,由于非极性碳氢键的横界面比极性基团的横界面大,于是极性基团(亲水的)伸向内相,所以内相是水,而非极性碳氢键(大头)伸向外相,外相是油相,这样就形成了稳定的W/O型乳状液。 这种形成乳状液的方式,乳化剂分子在界面上的排列就像木楔插入内相一样,故称为“定向楔”理论。
  此理論雖能定性的解釋許多形成不同類型乳狀液的原因,但常有不能用它解釋的實例。理論上不足之處在于它只是從幾何結構來考慮乳狀液的穩定性,實際影響乳狀液穩定的因素是多方面的。何況從幾何上看,乳狀液液滴的大小比乳化劑的分子要大得多,故液滴得曲表面對于其上得定向分子而言,實際近于平面,故乳化劑分子兩端的大小就不是重要的,無所謂楔形插入了。
  (2) 界面張力理論 這種理論認爲界面張力是影響乳狀液穩定性的一個主要因素。因爲乳狀液的形成必然使體系界面積大大增加,也就是對體系要做功,從而增加了體系的界面能,這就是體系不穩定的來源。因此,爲了增加體系的穩定性,可減少其界面張力,使總的界面能下降。由于表面活性劑能夠降低界面張力,因此是良好的乳化劑。
  凡能降低界面張力的添加物都有利于乳狀液的形成及穩定。在研究一系列的同族脂肪酸作乳化劑的效應時也說明了這一點。隨著碳鏈的增長,界面張力的降低逐漸增大,乳化效應也逐漸增強,形成較高穩定性的乳狀液。但是,低的界面張力並不是決定乳狀液穩定性的**因素。有些低碳醇(如戊醇)能將油-水界面張力降**很低,但卻不能形成穩定的乳狀液。有些大分子(如明膠)的表面活性並不高,但卻是很好的乳化劑。固體粉末作爲乳化劑形成相當穩定的乳狀液,則是更極端的例子。因此,降低界面張力雖使乳狀液易于形成,但單靠界面張力的降低還不足以保證乳狀液的穩定性。
  總之,可以這樣說,界面張力的高低主要表明了乳狀液形成之難易,並非爲乳狀液穩定性的必然的衡量標志。

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